Мировая промышленность по производству упаковки для продуктов питания постоянно растет благодаря возрастающему спросу потребителей на удобные, безопасные и долговечные емкости для хранения пищевых продуктов. Пластиковые упаковки, в частности полые емкости, изготавливаемые с использованием технологии экструзионного расширения, занимают значительную долю рынка упаковки для продуктов питания из-за своей небольшой массы, высокой пропускной способности, низкой стоимости и превосходной обрабатываемости. От маленьких флаконов с специями и банок с повидлом до больших баков с едким маслом или бачков с питьевой водой — пластиковые емкости, изготавливаемые методом экструзионного расширения, широко применяются в различных отраслях пищевой промышленности.
Поскольку глобальные правила безопасности пищевых продуктов становятся все более строгими, производители пищевых продуктов сталкиваются с более высокими требованиями к упаковочным материалам и производственному оборудованию. Машина экструзионного полумлевания, как основное оборудование для производства пищевых пластиковых контейнеров, должна соответствовать строгим стандартам пищевого качества, чтобы гарантировать, что произведенная упаковка не выделяет вредные вещества и не загрязняет содержимое продуктов. Выбор надежного пищевого оборудования для экструзионного полумлевания не только является обязательным условием для прохождения сертификации безопасности пищевых продуктов, но и является ключевым фактором стабильности качества продукции и повышения конкурентоспособности на рынке.
Как ведущий профессиональный производитель экструзионно-выдувающих линий с многолетним опытом исследований и разработок и производства, компания «Аполло» выпустила полную линейку оборудования для экструзийно-выдувной обработки продуктов питания, разработанного специально для отрасли упаковки пищевых продуктов. Всё оборудование разработано в строгом соответствии с международными стандартами безопасности контакта с пищевыми продуктами, с оптимизированной гигиенической конструкцией и высокоточными системами управления, что помогает мировым производителям упаковки пищевых продуктов осуществлять эффективное, стабильное и соответствующее нормам массовое производство. В настоящей статье будет подробно представлен обзор основных требований к оборудованию для пищевой упаковки, ключевых конструкционных особенностей экструзионно-выдужных линий для обработки продуктов питания, линий продукции компании «Аполло» и анализа издержек и выгод, рекомендаций по выбору оборудования и оптимальных методов ежедневного технического обслуживания, что представляет собой всесторонний справочник для предприятий, планирующих вкладывать средства в производственную мощь пищевой упаковки.
1. Основные требования к оборудованию для экструзионного литьевого формования в отрасли упаковки пищевых продуктов
1.1 строгие стандарты соблюдения безопасности контакта с пищей
Безопасность контакта с пищевыми продуктами является основным требованием для техники производства пищевой упаковки. Различные регионы по всему миру установили строгие нормативные системы для материалов и изделий, предназначенных для контакта с пищевыми продуктами. Например, в Соединенных Штатах действует стандарт FDA 21 CFR Part
Несоответствующее оборудование влечет за собой огромный риск для предприятий. Если упаковка продукта не пройдет испытание на безопасность, предприятия столкнутся с отзывом продукции, штрафами со стороны органов государственного регулирования, ограничениями доступа на рынок и даже уголовной ответственностью в серьезных случаях. В то же время проблемы качества могут серьезно повредить репутацию бренда и привести к потере доверия потребителей. Поэтому при выборе машин для экструзии и горячего извлечения предприятия по производству пищевой упаковки должны убедиться, что все детали, контактирующие с исходными материалами, расплавленным пластиком и готовой продукцией, соответствуют стандартам безопасности контакта с пищевыми продуктами целевого рынка, что является основной предпосылкой для законного производства и доступа на рынок.
1.2 Проектирование гигиенического оборудования для предотвращения перекрёстного загрязнения
Продовольственный сектор предъявляет к производству крайне строгие требования в отношении гигиены, а перекрестное заражение — это один из ключевых моментов риска, который необходимо строго избегать. При производстве упаковочных изделий перекрестное заражение может происходить от остаточных материалов предыдущих партий продукции, угарных отложений, образованных в результате длительного пребывания материалов при высокой температуре, пыли и примесей в производственной среде, а также утечки смазочного масла оборудования. Эти загрязнения не только могут повлечь за собой дефекты внешнего вида, такие как пятна и изменение цвета упаковочных изделий, но и более серьезно — могут проникнуть в пищу и нанести вред здоровью потребителей.
Квалифицированные машины для экструзионного широкосрезного литья для пищевых продуктов должны иметь гигиеничный дизайн, чтобы минимизировать риск перекрестного заражения. Дизайн проточного канала должен предусматривать отсутствие «мертвых углов», где материалы могут задерживаться, и использовать упрощенную конструкцию, обеспечивающую беспрепятственный поток расплавленных материалов без их задерживания. Структура оборудования должна быть простой для разбора и очистки, что позволяет полностью удалить остатки материалов при смене материала и цвета и предотвращает перекрестное заражение между различными партиями. Поверхность деталей, контактирующих с материалами, должна быть гладкой и устойчивой к коррозии, не прилегать к материалам и легко очищаться и дезинфицироваться. Для предприятий, производящих различные типы упаковки для пищевых продуктов и часто меняющих материалы и цвета, превосходный гигиеничный дизайн может существенно сократить время очистки и расходы на чистящие материалы, при этом гарантируя чистоту продукции и безопасность питания.
1.3 Стабильная точность обработки для обеспечения согласованного качества продукции
Опаковка пищевых продуктов предъявляет к ней высокие требования по однородности продукта, включая точную геометрию, равномерность стенки, герметичность и качество внешнего вида. Эти показатели напрямую связаны с функцией использования и безопасностью упаковки. Например, неровная толщина стенки приведет к недостаточной механической прочности на тонком участке, который легко сломается и изтечет во время транспортировки и использования; неточный размер горлышка бутылки будет препятствовать качественному герметичному соединению с крышкой, что приведет к окислению и ухудшению качества продуктов питания; дефекты на поверхности могут повлиять на внешний вид упаковки и даже стать скрытыми источниками роста бактерий.
Для обеспечения стабильного качества продукта машина экструзионного литья должна обладать высокой прецизией обработки и стабильностью работы. Система экструзии должна обеспечивать стабильную температуру и давление расплава, а также однородную пластификацию материалов; головка пресса должна обеспечивать постоянную скорость выдува и стабильное распределение толщины стенки в окружном направлении; система зажима должна обеспечивать точную ориентацию пресс-форми и стабильное давление зажима; система откачки и резки должна обеспечивать стабильную скорость и точную длину резки. Оборудование с высоким качеством контроля может контролировать процент выработки продукции выше 98%, значительно снижая расходы на отходы исходного сырья и проверку качества. Для автоматизированных производственных линий по наливам стабильный размер продукции позволяет избегать таких проблем, как засорение бутылок и несоответствие положения насадок для налива, обеспечивая гладкую работу всей производственной цепи.
Высокая энергоэффективность и экономическая эффективность для массового производства
Упаковка пищевых продуктов, как правило, является массово выпускаемым продуктом с относительно низкой цепочкой прибыли на единицу продукции, поэтому контроль за расходами имеет решающее значение для рентабельности производственных предприятий. Экструзионно-выдувающая машина является основным энергозатратным оборудованием в процессе производства, и ее энергоэффективность непосредственно определяет стоимость электроэнергии на единицу продукции. Традиционные низкоскоростные выдувочные машины обычно имеют такие проблемы, как низкий показатель нагрева, большие потери энергии в системе передачи и нерациональная конструкция системы охлаждения, в результате чего повышается единичный расход энергии и снижаются марж прибыли.
Машины для инжекционного экструзионного литья, используемые в пищевой промышленности, обычно оснащены разнообразными системами энергосбережения, такими как высокоэффективные керамические нагревательные кольца с высокой тепловой эффективностью, энергосберегающие системы привода сервоприводов, оптимизированные конструкции шнеков для повышения эффективности пластификации и системы охлаждения с преобразованием частоты. Эти конструкции позволяют сократить энергопотребление продукции на 15-30% по сравнению с обычной техникой. Кроме того, оборудование с высокой стабильностью имеет низкий процент выхода из строя и длительный срок службы, что позволяет снизить потери при прерывании работы и расходы на техническое обслуживание. Для крупных производственных предприятий, работающих 24 часа в сутки, полученные ежегодные скидки на смету за энергетические затраты и повышение эффективности являются достаточно значительными, что позволяет улучшить ценовую конкурентоспособность продукции и уровень прибыли.
2. Key Food-Grade Design Features of Qualified Машины для экструзионного литья под давлением
2.1 Стандарты материалов, контактующих с пищевыми продуктами, для компонентов, контактующих с пищевыми продуктами
Выбор материалов для деталей, которые непосредственно контактируют с сырьем и продуктами, является основой для оценки того, отвечает ли машина для экструдированного литья требованиям, предъявляемым к продуктам питания. Все контактные детали должны изготавливаться из материалов, соответствующих стандартам безопасности контакта с пищевыми продуктами, и не должны выделять токсичных и вредных веществ при длительном производстве при высоких температурах.
Винт и бутылка, как основные пластифицирующие части, обычно производятся из высококачественной легированной конструкционной стали, такой как 38CrMoAl, и подвергаются общему обработке нитриданием. Покрытие имеет твердость HRC58–62, а слой нитрида глубина и однороден, обладает хорошей износостойкостью и устойчивостью к коррозии. Поверхность винтового хода и внутренняя поверхность бутылки достигает Ra0,8 или выше и обладает гладким и плотным покрытием, которое не прилегает к материалам и не вызывает осаждения вредных веществ. Для производственных сценариев с более строгими требованиями к чистоте можно выбрать обработку твердым хромом закаловкой или облицование пищевой нержавеющей сталью для дополнительного улучшения безопасности и устойчивости к коррозии.
Детали матрицы, которые контактируют с расплавом, выполнены из высококачественной литейной стали с полированными каналами для оттока и зеркальным покрытием, что уменьшает адгезию материала и удобно для чистки. Топливный бункер, трубопровод для подачи, резервуар для охлаждающей воды, конвейер готового продукта и другие детали, контактирующие с сыпучими материалами или готовым продуктом, выполнены из нержавеющей стали пищевого качества 304 или 316, которая не подвержена ржавению, обладает коррозионной стойкостью, легко чистится и не выделяет вредных веществ, таких как ржавые отходы. Все уплотняющие элементы, такие как уплотнительные кольца и прокладки, используют материалы из силикона пищевого качества или фторопласта, которые устойчивы к высоким температурам и старению и не выделяют вредных веществ. Даже смазка, используемая в деталях, находящихся рядом с зоной производства, должна быть смазкой пищевого качества, отвечающей стандартам безопасности, чтобы предотвратить случайный контакт, загрязняющий продукцию.
2.2 Конструкция канала без мертвой зоны для подачи расплава
Правильно ли спроектирован канал течения расплава, напрямую зависит от того, будет ли задерживаться материал и подвергаться углеродированию в процессе производства, и является одним из основных показателей для оценки гигиенических характеристик оборудования. Если в канале течения присутствуют мертвые участки, острые углы или резкие изменения сечения, материал будет задерживаться на этих участках в течение длительного времени. Под постоянным воздействием высокой температуры материал постепенно ухудшается и углеродится, образуя черные пятна и примеси. Когда эти углеродированные вещества отпадают и смешиваются с обычным продуктом, это может привести к дефектам качества продукта и даже создать риск безопасности пищи.
Канал течения машины для экструдирования пищевого класса должен иметь полностью аэро-динамическую конструкцию без мертвых углов. Все управляющие детали проходят плавный переход дугообразными линиями, и нет углов или острых выступов, в которых материал легко накапливается. Чрез оптимизацию симуляции компьютерной гидродинамики (CFD) скорость течения и распределение давления расплава в каждой позиции канала течения являются постоянными, что гарантирует, что все материалы проходят канал течения с постоянной скоростью, без локального задержания. Глава прессформы машины для совместной экструзии также должна обеспечивать, чтобы материалы каждого слоя конвергировали равномерно, а нет задержки между слоями и турбуленции, чтобы предотвратить смешение между различными материалами и деградацию материалов в результате длительного пребывания.
Благодаря хорошему проектированию канала течения время непрерывной работы оборудования может быть значительно продлено, уменьшено количество остановок и процессов очистки, а также обеспечена стабильное качество продукции при длительном производстве, что снижает вероятность возникновения таких проблем, как появление черных пятен и пожелтения. Для производства упаковки для продуктов питания, где требуется длительное непрерывное использование, проектирование канала течения без мертвых зон является ключевой технической особенностью.
3 Структура Easy-Clean для быстрой смены материалов и цвета.
Производство пищевой упаковки часто предполагает смену различных материалов, цветов и продуктов. Удобство очистки непосредственно влияет на производительность и риск попадания в пары сторонних материалов. Высококачественные экструзионно-выдувочные машины для производства продуктов питания оптимизированы по конструкции в целях удобства очистки, что снижает трудозатраты и время проведения очистки.
Головка пресса имеет конструкцию с быстрым открытием, которая позволяет быстро открыть головку пресса, не разбирая полностью все детали, что упрощает очистку внутренних каналов жидкости. Некоторые модели оснащены устройством быстрого открывания головки пресса гидравлическим способом, которое позволяет осуществить открытие и закрытие головки пресса за несколько минут, что существенно повышает эффективность чистки головки пресса. Шлиц имеет конструкцию, которую можно вытащить, и он оборудован специальным инструментом для извлечения шлица. При глубокой очистке шлиц может быть легко вытащен из загрузочного конца для тщательной очистки остатков материала на поверхности шлица и внутренней стенке цилиндра.
Бункер и линия подачи материала оснащены системой снимания соединения «разобрано-скрепляемые», которая удобна в общем разборке и очистке и не допускает накопления остатков материалов в угловых и интерфейсных местах, таких как углы и грани. Система измельчения и рециркуляции материала на краях также спроектирована с учетом удобства очистки. Камера измельчения может быстро открываться, что удобно при очистке остаточного материала внутри при смене цветов и материалов и предотвращает попадание различных материалов в упакованные продукты. Для производственных предприятий с большим количеством спецификаций продуктов и частыми сменами материалов, простой в очистке конструкция позволяет значительно сократить время простоев при переключении производства, сократить расходы на чистящие материалы и повысить общую производительность оборудования.
2.4 Точное регулирование температуры для предотвращения деградации материала.
Температура обработки пластиковых материалов имеет строго ограниченный диапазон. Слишком низкая температура приведет к недостаточной пластификации и низкому качеству продукции; слишком высокая температура вызовет термальное разрушение материалов, особенно чувствительных к температуре, таких как вещества разового использования из пищевых полимеров и колормастера, которые с большей вероятностью подвергаются разложению и обесцвечиванию при высоких температурах. Термальное разрушение не только снижает механические свойства продукта, но и вызывает образование малолинейных вредных веществ, которые могут негативно повлиять на безопасность контакта с пищевыми продуктами.
Машины для экструзионного формования под дожим пищевого класса обычно оснащены многопроходными независимыми системами контроля температуры PID. Каждая нагревательная зона оборудована независимым датчиком температуры и нагревательным элементом, что позволяет точно контролировать температуру каждого участка. Точность контроля температуры может достигать ±0,5°C, что обеспечивает обработку материала в пределах оптимального температурного диапазона. Система контроля температуры имеет быструю скорость реакции, что позволяет быстро корректировать ее при колебаниях температуры, избегая превышения или понижения температуры. Нагревательный элемент имеет эффективное керамическое кольцо нагрева с равномерным нагревом, высокой эффективностью и длительным сроком службы и не подвержен ухудшению и повреждениям.
Система охлаждения использует принудительное воздушное охлаждение или систему охлаждения водой, которая совмещается с системой отопления для двухстороннего регулирования температуры. Когда резкий всплеск температуры приводит к превышению заданного значения, система охлаждения быстро запускается, чтобы снизить температуру до нормального диапазона, предотвращая деградацию материала, вызванную длительным перегревом. Некоторые высокотехнологичные модели также оснащены устройствами обнаружения температуры и давления расплава у положения головки формы, которые могут в реальном времени контролировать состояние расплава. Когда температура или давление превышают безопасные пороговые значения, система автоматически подает сигналы оповещения и производит регулирование, что в свою очередь гарантирует безопасность обработки материалов пищевой промышленности.
2.5 Система смазки и уплотнения пищевого класса
Системы смазки и герметизации являются легко недооцененными деталями в оборудовании пищевой категории, но они напрямую связаны с гигиеной производства. Если смазочное масло просочится в производственную зону и вступит в контакт с сыпучими или готовыми продуктами, это может вызвать серьезное загрязнение, угрожающее безопасности пищи. Поэтому система смазки и герметизации машин пластикового экструзионного формования пищевой категории должна соответствовать более высоким стандартам безопасности.
Во-первых, все точки смазки, которые могут контактировать с продуктами или сырьем, должны использовать смазочные индустриальные жиры, которые соответствуют соответствующим стандартам безопасности. Такие жиры не токсичны и не вредны, поэтому даже незначительный контакт не влияет на безопасность продуктов. Для передающих деталей, расположенных вдали от производственной зоны, можно использовать промышленные смазочные масла, но необходимо установить надежную герметизационную конструкцию, чтобы предотвратить протекание и разливание смазочных масел в производственную зону. Гидросистема использует высококачественные уплотнительные элементы, которые имеют хорошую износостойкость и длительный срок службы, что позволяет избежать утечки гидравлического масла, вызванной износом уплотнений. Гидравлическое масло может быть также гидравлическим маслом с пищевой сертификацией в соответствии с требованиями, что еще больше повышает безопасность.
Конструкция уплотнения оборудования также оптимизирована с точки зрения санитарных требований. Уплотняющие элементы, контактирующие с материалами, имеют санитарную конструкцию уплотнения, не имеют слепых углов, не происходит накопления материалов, их легко очистить и заменить. Целый аппарат имеет хорошие показатели герметизации, которые предотвращают попадание внешних пыли, насекомых и других вредных веществ в производственный процесс и влияния на санитарное состояние продукции. Система смазки также может быть оснащена централизованным автоматическим устройством смазки, которое регулярно и количественно добавляет смазочную смазку в каждый смазочный точку, что сокращает ручной труд и исключает сбои смазки, возникающие из-за человеческой небрежности. Идеальная конструкция смазки и уплотнения служит важным гарантом осуществления долгосрочного санитарного производства упаковки продуктов питания.
3. Линейки оборудования для экструзийного и формования под давлением продуктов пищевого класса
3.1 Малогабаритная автоматическая машина для литья под давлением пищевых контейнеров (от 5 мл до 5 л)
Эта небольшая автоматизированная экструзионная машина для blow-мolding пищевых продуктов предназначена главным образом для производства небольших упаковок для хранения продуктов питания и подходит для обработки пищевых материалов, таких как HDPE, PP и PETG. Она может производить различные изделия, такие как бутылки со специями, консервированные банки, банки с медом, бутылки для напитков, банки для конфет и кастрюли для пищевого масла в небольших упаковках. Машина использует оптимизированную систему экструзии для пищевых материалов с помощью одношнековой системы, которая обеспечивает однородное пластифицирование и стабильную экструзию, что позволяет эффективно контролировать тепловой раз崩打 в процессе обработки. Система зажима обладает высокой точностью выравнивания, а производимые изделия не имеют отклеивания или заусенцев и имеют красивый внешний вид.
Оборудование оснащено системой управления на базе ПЛК и графическим сенсорным пользовательским интерфейсом, который может хранить несколько наборов производственных формул. При переключении продуктов можно ввести их одной кнопкой, что упрощает операцию. Он также оснащен устройством онлайн-драгирования и рециркуляции, которое может моментально измельчать и повторно использовать вспышки, возникающие в процессе производства, что сокращает отходы исходных материалов. Вся машина имеет полностью закрытую конструкцию, которая обеспечивает хорошую защиту и предотвращает попадание внешних загрязнителей в зону производства. Для небольших предприятий по переработке продуктов питания, стартапов и производителей с несколькими спецификациями продукта эта модель имеет преимущества в виде небольшого размера, низкой инвестиции и гибкого производства.
Анализ цены и затрат: FOB-цена этой серии малогабаритных экструзионно-выдувных литейных машин составляет от 18 000 до 35 000 долларов США в зависимости от конфигурации. Базовая конфигурация — одностанционная и полуавтоматическая обрезка, подходящая для небольших производственных площадок и стартапов; версию высокого уровня представляет двухстанционное полностью автоматическое производство, оснащенное контроллером толщины стенок, автоматической подающей системой и охладителем, подходящим для массового производства среднего масштаба.
Взяв за пример производство бутылок для приправ объемом 500 мл из HDPE, установленная мощность оборудования составляет около 25 кВт, а фактическая рабочая мощность — около 18 кВт. Расчеты показали, что годовой расход электроэнергии составляет около 8 640 долларов США, исходя из 300 рабочих дней в год, 16 часов в сутки и цены промышленного электричества в 0,1 доллара за киловатт-час. Что касается труда, для одной производственной линии требуется только один оператор, а годовой расход на заработную плату составляет около 12 000 долларов США с учетом среднего уровня зарплаты в развивающихся странах. Годовая стоимость технического обслуживания, включая замену изнашивающихся деталей, составляет примерно 1 500 долларов США.
С точки зрения производственных мощностей, модель с двумя станками может обрабатывать около 1200 бутылок в час, при этом годовая производительность составляет около 5,76 миллионов бутылок. Исходя из средней рентабельности в 0,03 доллара США за бутылку, годовая чистая прибыль составит около 172 800 долларов. После вычета расходов на эксплуатацию, помимо затрат на исходные материалы, годовая чистая прибыль составит около 150 660 долларов, а период окупаемости стационарных инвестиций — около 2-3 месяцев. Даже принимая во внимание такие факторы, как стоимость исходных материалов и расходы на управление, период возвратности инвестиций обычно не превышает 8 месяцев, что имеет высокую инвестиционную ценность.
3.2 Линейно-исполнительный машино-гидравлический аппарат для формовки упаковки изделий пищевой промышленности (5 л - 30 л).
Многофункциональная двойная станция для экструзионного литья пищевого класса является наиболее широко используемой моделью в отрасли упаковки пищевых продуктов, главным образом производящей средние и крупные контейнеры для пищевых продуктов объемом от 5 до 30 л, такие как емкости для растительного масла объемом 5 л, бутылки с водой объемом 10 л, бочки с растительным маслом объемом 20 л, бочки с супами и др. Оборудование оснащено высокоэффективной системой экструзии с одним шнеком, оптимизированным коэффициентом длины и диаметра, обладающей высокими свойствами пластификации и большим объемом экструзии, который подходит для многолетнего непрерывного массового производства. Система зажима оборудована горизонтальной конструкцией с двумя станциями, и две позиции пресс-форм работают поочередно, что почти удваивает производительность по сравнению с одностанционной моделью.
Эта модель оснащена современной системой контроля толщины стенок, которая может в реальном времени корректировать зазор на прессе в зависимости от положения полуфаготовра, точно контролировать распределение толщины стенок различных частей продукта, максимально экономить сырье при обеспечении механической прочности изделия и снижении себестоимости единицы продукта. Вся машина управляется промышленным программно-логическим контроллером с функцией самодиагностики неисправностей, которая может отображать состояние работы и информацию о неисправностях в реальном времени, что упрощает эксплуатацию и обслуживание. Ее можно оснастить автоматическим подающим, сушильным, измерительным и смесительным вспомогательным оборудованием для реализации полностью автоматического производства, уменьшения ручного вмешательства и повышения стабильности производства и уровня гигиены.
Анализ цены и затрат: Цена FOB в Шанхае на эту серию средних экструзионно-формованных машин для пищевой промышленности составляет от 40 000 до 75 000 долларов США, что зависит от размера модели и уровня комплектации. Возьмем для примера стандартную комплектацию для производства емкостей для растительного масла объемом 5 л. Стоимость оборудования составляет около 55 000 долларов США, включая основной двигатель, гидравлическую систему, регулятор толщины стенок, автоматическую обрезку и охладитель.
В отношении эксплуатационных расходов установленная мощность оборудования составляет около 65 кВт, а фактическая эксплуатационная мощность составляет около 45 кВт. Оно работает 6000 часов в год (два смены), а годовые расходы на электричество составляют около 27 000 долларов США. В отношении трудовых ресурсов каждая производственная линия оборудована двумя операторами в смену, а всего — 4 человека за две смены. Годовые трудовые расходы составляют около 48 000 долларов США. Годовые расходы на техническое обслуживание составляют около 4 000 долларов США, включая замену изнашивающихся деталей и регулярное техническое обслуживание.
В плане производственных мощностей двойная станция может производить около 300 бутылок по 5 л в час, с годовым объемом около 1,8 миллиона единиц. Рассчитывая чистую прибыль в 0,12 доллара США за бутылку, годовая чистая прибыль составит около 216 000 долларов США. После вычета расходов на производство, кроме сырья, годовая чистая прибыль составит около 137 000 долларов США, а время окупаемости стационных инвестиций — около 4,8 месяцев. При производстве высокохуровых изделий, таких как емкости для пищевых химикатов и концентрированные соусы, срок возврата инвестиций будет короче. Для средних предприятий по производству пищевой тары этот тип оборудования является оптимальным выбором, который обеспечивает баланс производственных мощностей, затрат и качества продукции.
3.3 Выдувочная машина для пищевых продуктов с высоким барьерным эффектом с многократной экструзией
Многокорпусная машина для экструзии с закалкой высокой проницаемости используется для производства упаковки для пищевых продуктов с высоким барьерным эффектом, выполняющей требования по сроку годности и барьерным свойствам. Благодаря многолегендарной конструкции (обычно от 3 до 7 слоев) материалы с высокой проницаемостью, такие как EVOH и PA, смешиваются с полимерами общего назначения, такими как PE и PP, в результате чего контейнер получает отличные свойства барьера от кислорода, влаги и сохранения запаха, что позволяет значительно продлить срок годности продуктов. Он широко используется в соусах, мясных продуктах, молочных продуктах, кормах для животных, концентрированном соке и других продуктах, которые легко окисляются и портится.
Эта серия оборудования оснащена несколькими независимыми экструдерами, которые, соответственно, экструдируют материалы разных слоев. Чрез специальный головок экструдера с многократной экструзией смешивается многослойный расплав, что позволяет одновременно образуть полный многослойный порошок, который затем выдувается. Один экструдер оснащен независимой высокоточной системой контроля температуры и дозирования, которая может точно контролировать соотношение толщины каждого слоя материала и гарантировать стабильные характеристики барьера. Его могут оснащать системой онлайн-контроля толщины стенки и системой контроля толщины слоев для мониторинга качества продукции в режиме реального времени и обеспечения того, чтобы каждый из них соответствовал требованиям барьерного эффекта. Для приложений в сфере пищевых продуктов все контактные части соответствуют нормам безопасности контакта с пищевыми продуктами, а проточная канавка спроектирована без трудноудаляемых углов, что препятствует смешиванию разных видов материалов.
Анализ цены и затратЦена машин для многослойного экструдирования по технологии «сплошной экструзии» для производства продуктов питания значительно различается в зависимости от количества слоев, производительности и конфигурации. Цена трислойных моделей по договору FOB из Шанхая составляет от 80 000 до 120 000 долл. США, а цены высококонфигурированных моделей с пятью и более слоями могут достигать 120 000–180 000 долл. США. Взяв в качестве примера производственную линию по изготовлению трехслойных (ПЭ/адгезионный слой/ЕВОН) бутылок с соусом объемом 500 мл, стандартная цена конфигурации составляет примерно 95 000 долл. США.
С точки зрения эксплуатационных затрат, общая установленная мощность оборудования составляет около 90 кВт, а фактическая мощность эксплуатации — около 65 кВт. Оно эксплуатируется в течение 6 000 часов в год, а годовой расход электроэнергии составляет около 39 000 долларов США. С точки зрения человеческих ресурсов, на одну производственную линию требуется 2 оператора, а всего на две смены — 4 человека, при этом годовые затраты на оплату труда составляют 48 000 долларов США. Годичный расход на техническое обслуживание составляет около 6 500 долларов США, что немного выше, чем у однолентовых машин из-за более сложной конструкции.
С точки зрения выгод, производственные мощности составляют около 900 бутылок соуса в час, а годовой объем выпуска составляет около 5,4 млн. единиц. Упаковка с высокими барьерами имеет гораздо более высокую добавленную ценность, чем обычная однослойная упаковка. Содержание прибыли на одну бутылку составляет около 0,08 доллара, а годовая валовая прибыль — около 432 000 долларов. После вычета расходов на эксплуатацию, кроме сырья, годовой чистый доход составляет примерно 338 500 долларов, а статический период возврата инвестиций — около 3,4 месяца. Принимая во внимание более высокую стоимость сырья с высокими барьерами, период возврата инвестиций, как правило, не превышает 10 месяцев. Для предприятий, желающих выйти на рынок высококачественной упаковки для пищевых продуктов, многокамерная экструзионно — формовка является основным оборудованием для повышения добавленной стоимости продукции и конкурентоспособности на рынке.
4. Всесторонний анализ затрат и выгод для инвестиций в литье под давлением пищевого класса
4.1 Разделение первоначальных затрат на капитал
Полная производственная линия экструзионного выдувания изделий для еды состоит из нескольких частей, и первоначальные инвестиции преимущественно включают следующие аспекты. Первое — стоимость основного оборудования, включая экструзионную систему, систему зажима, головку пресс-формы и систему управления, которая составляет 60-70 % от общей суммы инвестиций и является основной частью инвестиций. Второе — стоимость форм. Разные размеры и формы продукции соответствуют различным формам. Стоимость каждого комплекта форм варьируется от нескольких тысяч до десятков тысяч долларов. Компании обычно должны располагать несколькими комплектами форм для производства изделий различной спецификации. Эта часть расходов необходимо рассчитать в соответствии с фактическим планом продукции.
Третье — стоимость вспомогательного оборудования, включая сушильники сырья, автоматические кормосы, охладители, дробилки, воздушные компрессоры, конвейеры готовой продукции и т. д. Это необходимое вспомогательное оборудование для обеспечения нормальной работы производственной линии, обычно составляющее от 15% до 25% от общей суммы инвестиций. Четвертое — стоимость монтажа, ввод-я в эксплуатацию и обучения. Профессиональные производители организуют инженеров для проведения монтажа оборудования, ввода его в эксплуатацию и обучения персонала на объекте заказчика с целью обеспечения нормального пуска оборудования. Эта часть стоимости обычно включена в ценовое предложение на оборудование. Пятое — стоимость первоначальных запчастей. Рекомендуется клиентам зарезервировать набор наиболее часто используемых износоустойчивых деталей, таких как нагревательные спирали, уплотнительные кольца, кромочные ножки, датчики и т. д., для ежедневного технического обслуживания и замены, что уменьшает время простоев. Эта часть составляет около 2-3% от общей суммы инвестиций.
4.2 Состав годовых эксплуатационных расходов
Годовые эксплуатационные расходы линий для формования хрупких продуктов главным образом включают следующие аспекты. Во-первых, это стоимость сырья, которая составляет наиболее значительную часть, обычно 70 – 85% от общего объема эксплуатационных затрат. Конкретный показатель зависит от типа продукта и колебаний цены сырья. Пищевые сырья дороже обычных промышленных сырьевых материалов, поэтому повышение коэффициента пригодности продукта и сокращение убыли сырья являются ключом к контролю затрат.
Вторично это — расходы на электроэнергию. Отопление, привод, охлаждение, пневматическое и другие системы экструзионно-выдувочной машины потребляют электрическую энергию. Расходы на электроэнергию — это вторая по величине статья расходов на ведении деятельности, обычно она составляет от 5% до 10% от общих расходов на ведением деятельности. Выбор энергосберегающего оборудования может в значительной мере снизить расходы на электроэнергию. В-третьих, это затраты на труд. Чем выше степень автоматизации, тем меньше требуется операторов, а процент расходов на зарплату падает. В-четвертых, затраты на техническое обслуживание оборудования включают ежедневное обслуживание, замену изношенных деталей и расходы на капитальный ремонт оборудования. Для нормально обслуживаемого оборудования показатель годовых затрат на техническое обслуживание составляет от 3% до 5% от общих затрат на покупку оборудования. В-пятых, это дополнительные расходы, такие как арендная плата за помещения, коммунальные платежи и плата за управление, на общую стоимость операционных затрат приходится около 5%.
4.3 Калькуляция прогноза прибыли и срока окупаемости инвестиций
С учетом среднего предприятия по производству упаковки пищевых товаров, которое приобретает комплект производственной линии для экструзионного литья среднего класса стоимостью 55 000 долларов США, с целью производств н ол епляющих банки с е дельной растительным маслом объемом 5 литров, проведена подробная расчетная оценка окупаемости капиталовложений. С точки зрения производственных возможностей данное оборудование обладает эффективным годовым периодом эксплуатации 6 000 часов, производительностью 300 единиц в час и общем годовым объемом производства 1,8 млн единиц. По части доходов каждый банок с растительным маслом имеет закупочную стоимость 0,45 доллара, а годовая выручка от реализации составляет 810 000 долларов.
С точки зрения затрат, стоимость сырья для каждой емкости для растворов составляет около 0,3 доллара США, а общая годовая стоимость сырья составляет 540 000 долларов США; годовая стоимость электроэнергии составляет 27 000 долларов США; годовая стоимость труда – 48 000 долларов США; годовая стоимость обслуживания – 4000 долларов США; годовые арендные платежи и другие расходы – 15 000 долларов США; общая годовой стоимость – 634 000 долларов США. Ежегодный чистый доход представляет собой выручку от продаж минус общую стоимость, который составляет 176 000 долларов США. Статический период окупаемости инвестиций = первоначальные инвестиции / годовой чистый доход = 55 000 / 176 000 ≈ 0,31 года, примерно 3,7 месяца.
Необходимо отметить, что это расчет при идеальных условиях. При реальной эксплуатации он будет зависеть от факторов, таких как объем заказа, колебания цен на сырье и эффективность управления. Обычно период возврата инвестиций составляет от 4 до 8 месяцев, что значительно выше, чем средний уровень дохода для общего производственного сектора. Если предприятия производят специальные упаковки для продуктов питания с высокой добавленной стоимостью, возврат инвестиций будет быстрее. В целом, инвестирование в оборудование для экструзионного формования под давлением пищевого класса имеет характеристики высокой доходности, быстрого эффекта и относительно низкого риска.
4.4 Скрытые затраты на оборудование с низкой стоимостью и несоответствующую производительности
Многие молодые предприятия выбирают недорогую оборудование для экструзионного литья низкого качества, чтобы сэкономить на изначальных инвестициях, но на самом деле это оборачивается большими скрытыми затратами, а в долгосрочной перспективе становится еще более невыгодным. Прежде всего, речь идет о риске несоблюдения стандартов. Оборудование низкого качества использует материалы, которые не соответствуют стандартам контакта с пищевыми продуктами, а изготовленные изделия не могут пройти сертификацию безопасности пищевых продуктов, не могут попасть на полки официальных супермаркетов и рынков высокого уровня, а также могут столкнуться с нарушением правил и отзывом продукции, что принесет предприятиям огромные экономические потери и ущерб репутации.
Во-вторых, высокая стоимость низкокачественного оборудования. Низкосортное оборудование имеет невысокую точность контроля температуры, нерациональную конструкцию и обычно имеет показатель сертификации продукции всего 85–92%, что на 6–10 процентных пунктов ниже, чем у высококачественного оборудования. Расходы на неизведанное сырье очень значительны каждый год. В-третьих, высокая стоимость оборудования с высоким показателем отказа и коротким сроком службы. Низкосортное оборудование использует низкокачественные детали, которое имеет высокий показатель отказа и часто требует остановки для технического обслуживания, в результате чего многие производственные мощности неизрасходованы. В то же время срок эксплуатации такого оборудования короткий, и по истечении 3–5 лет обычно требуется капитальный ремонт или замена, тогда как высококачественное пищевое оборудование может иметь срок службы от 10 до 15 лет, а стоимость длительного использования ниже.
В-четвертых, потерю преференций для продукции. Несоответствующее оборудование может производить только низкокачественную продукцию с небольшой наценкой, тогда как оборудование, соответствующее требованиям к производству продуктов питания, позволяет выпускать продукцию с высокой добавленной стоимостью, с более высокими ценами на продажу и большими маржами прибыли. В целом, выбор качественных экструзионных литьевых машин, соответствующих стандартам, хотя и требует меньших первоначальных инвестиций, в долгосрочной перспективе может принести более высокую прибыль и более стабильный рост для предприятий.
5. Руководство по выбору машин для прессования под давлением с экструзией для производств пищевой промышленности
Перед покупкой оборудования предприятия должны сначала четко определить свои производственные потребности и позиционирование продукта, что является предварительным условием для выбора подходящего оборудования. Во-первых, необходимо определить тип продукции, интервал размеров и тип исходного материала. Например, необходимо ли производить небольшие флаконы со специями или большие бочки от едible масла, использовать ли полиэтилен высокой плотности (HDPE), полипропилен (PP) или многослойные композиционные материалы, это напрямую влияет на модель и конфигурацию оборудования. Во-вторых, необходимо оценить требуемую производительность в соответствии с объемом существующих заказов и планом развития за следующие 3-5 лет. Необходимо избегать недостаточной производительности для выполнения заказов и также избегать избыточного простоя оборудования, вызванного завышением спроса, что приводит к пустым вложениям.
В-третьих, следует разобраться с позиционированием продукта на рынке. Если продукт предназначен для массового рынка низкого уровня, требования к конфигурации оборудования и точности могут быть соответствующим образом снижены для управления затратами; если же продукт предназначен для клиентов среднего и высокого уровней, например, марок, и необходим для получения сертификатов пищевой безопасности (например, FDA и EU), необходимо выбрать профессиональное оборудование пищевого класса с полным соответствием требованиям. В-четвертых, следует рассмотреть разнообразие продуктов. Если нужно производить продукты разного вида и цвета, следует выбрать оборудование с удобным сменой форм, легким очисткой и высокой степенью автоматизации, чтобы улучшить гибкость производства. Заранее проанализировав спрос, можно избежать слепой покупки и гарантировать, что выбраное оборудование наилучшим образом соответствует производству и эксплуатации предприятия.
Соблюдение требований по сертификации контакта с пищевыми продуктами является основным требованием к производственному оборудованию для упаковки пищевых продуктов и должно обязательно проверяться при его приобретении. Во-первых, требуйте от поставщика предоставить описание материалов всех деталей, контактирующих с пищевыми продуктами, и соответствующие документы о безопасности контакта с пищевыми продуктами, такие как сертификация FDA, заявочный документ о соответствии стандарту ЕС 10/2011 и др., с целью подтверждения соответствия всех деталей, контактирующих с исходными материалами и конечным продуктом.
